综述：西欧洲华力西带解体和盘古大陆早期裂解：古特提斯俯冲的关键作用

《Earth-Science Reviews》：West European Variscan Belt dismantling and early fragmentation of Pangea: The key role of the paleotethys subduction

这篇综述深入探讨了华力西造山带晚期演化与古特提斯洋俯冲的动力学联系，视角新颖，论证有力。作者通过整合岩浆、构造和变质特征，构建了精美的3D模型，令人信服地提出古特提斯板片后撤（slab roll-back）触发的弧后伸展是导致华力西带（WEVB）解体和盘古大陆（Pangea）早期裂解的关键机制，而非单纯的重力垮塌。该研究为理解超大陆聚合后的裂解过程提供了重要范例，对地球科学领域具有显著意义。

　　

引言

地球科学中一个难以捉摸的问题是深部地幔过程、远场作用力和体力如何相互作用以控制造山期后的变形。由于能够同时研究原位深部地壳过程和地表构造-沉积记录的造山系统有限，这一问题至今仍未解决。然而，过去几十年对西欧洲华力西带（WEVB）的研究为解答这一问题提供了独特的机会。该造山带在晚石炭世至二叠纪的演化与盘古超大陆的最终聚合及其早期裂解同时发生，是研究这一复杂相互作用的理想天然实验室。

华力西带的古地理与构造框架

华力西带的发展源于泥盆纪至晚石炭世期间（380-320 Ma）劳俄大陆（Laurussia）和冈瓦纳大陆（Gondwana）地块的碰撞，以及瑞克洋（Rheic Ocean）的向西缝合，最终在早二叠世（约295 Ma）形成了盘古超大陆。此时，盘古大陆内部存在着封闭的古特提斯洋（Paleotethys Ocean）。WEVB从晚石炭世到早二叠世的解体与盘古大陆的初始裂解同时发生，这一地球动力学阶段受深部地幔过程、远场作用和体力之间复杂的三维相互作用控制。

华力西带的岩石-构造单元主要包括北部的莱茵海西带（Rhenohercynian Zone）、中部的萨克森-图林根带（Saxothuringian Zone）和莫尔丹努比带（Moldanubian Zone），以及南部的华力西前陆带。这些单元在晚古生代经历了复杂的变形、变质和岩浆作用。晚期的构造演化以大型走向滑动剪切带和显著的弧形构造为特征，特别是伊比利亚-阿莫里卡弧（Ibero-Armorican arc）及其核心的坎塔布连旋卷构造（Cantabrian orocline）。

古特提斯俯冲对盘古大陆上覆板块地壳变形的影响

早石炭世南北向线性华力西带

在早石炭世（340-330 Ma），华力西带呈现大致南北向的线性展布，与现今的弧形构造截然不同。约340 Ma时，新生的盘古板块内部的汇聚方向从北西-南东转变为北北东-南南西。在南部，冈瓦纳大陆被动边缘反转，形成了阿勒格尼（Alleghanian）陆内碰撞带。这次碰撞导致了一个大陆岬角的发育，并可能启动了古特提斯洋向华力西带东南缘之下的俯冲。

西欧洲华力西带重组：旋卷弯曲和俯冲方向地壳流（320-300 Ma）

晚石炭世（320-300 Ma）是WEVB发生重大构造重组的时期，其从近直线型转变为以伊比利亚-阿莫里卡旋卷构造为中心的弧形造山带。构造-沉积关系表明，坎塔布连地区的最终弯曲发生在很短的时间内（305-295 Ma）。片麻岩穹窿的广泛发育、高至超高温（HT/UHT）变质作用和岩浆活动的分布，指示了软弱造山带岩石圈的特定变形模式。

随着旋卷弯曲的进行，软弱的造山带域被北缘和西缘的大型走滑剪切带所围限，这使得其相对于劳俄大陆自洽部分发生了数百公里的平移。晚石炭世的构造特征显示，造山带中地壳分别受到了平行于古老缝合带方向的纵向伸展和横向伸展。与变质核杂岩（MCC）相关的伸展，反映了先前增厚造山地壳中浮力导致的结构层次重组。

从全球视角来看，约300 Ma时，华南华力西带的地壳流分布呈现出一致的模式：部分熔融的地壳向着古特提斯俯冲带流动。这种朝向海沟的伸展表明，古特提斯俯冲带是石炭纪-二叠纪转折时期部分熔融地壳得以流动的主要自由边界。这很可能反映了华力西带解体南部因海沟后撤（trench retreat）而触发的弧后伸展的开始。

盘古大陆的宽裂谷作用与古特提斯域的弧后伸展（290-250 Ma）

约290 Ma是盘古大陆构造历史的一个转折点，标志着华力西造山作用的结束和向宽裂谷伸展模式的过渡。在造山带北部和中部，此阶段以热松弛、轻微的断层再活动和北-南伸展背景下盆地逐渐扩宽为特征。然而，华南华力西带，包括部分后造山带和南部前陆，经历了广泛的地壳伸展。

华南华力西带在二叠纪的构造演化反映了“盆岭式”伸展，表明其因古特提斯板片后撤加速而经历了弧后伸展。仍在俯冲的古特提斯板片在东部的岩浆弧迁移中有所体现，反映了板片后撤过程。同时，基岩的侵入与280至250 Ma期间的大规模地块旋转同期，包括科西嘉-撒丁-莫尔-坦纳隆地块约90°的顺时针旋转，以及伊比利亚海岸山脉和亚得里亚板块的极端活动性。这些位移由各地块之间的主要地壳尺度右旋剪切带的激活所调节。

华力西造山带解体过程

与假设的地幔柱相关的典型岩浆特征（如高原玄武岩、金伯利岩和碳酸岩）在晚石炭世至早二叠世的欧洲西南部是缺失的。相反，华南华力西带的晚期演化与新生代弯曲的特提斯造山带（尤其是地中海）有着强烈的相似性，在那里，同期的海洋俯冲和大陆碰撞产生了板片后撤和海洋岩石圈撕裂等过程。

三维热力学数值模型表明，大陆碰撞（碰撞体）和俯冲大洋板块过渡带的变形主要由板片后撤及其相关地幔流产生的吸力控制。这种动力学促进了物质从碰撞带向俯冲带的横向传输，在连接域由走滑构造调节，在弧后域由伸展构造（地块旋转、MCC）调节。这种构造配置与我们的地球动力学情景中概述的晚期华力西演化高度吻合。

华南弯曲的华力西带的晚期演化分为两个主要阶段，其间的转变表明约290-280 Ma以来古特提斯俯冲板片后撤加速。这一转变与一次重大的运动学重组相吻合。然而，岩石圈的弱化发生较早且分布广泛，可能与晚石炭世的折沉作用（delamination）有关。古特提斯上覆板块的早期流变学弱化可能促进了快速的海沟后撤。

对地壳流分布的这种解释与先前模型形成对比，先前的模型假设存在一个短暂的华力西大陆高原来控制同造山期或造山期后的重力垮塌。相反，我们的结果支持一种情景，即下地壳流主要受弧后伸展驱动，并反映了物质从弱化的弯曲造山大陆岩石圈核心向自由边界横向再分布的特征，从而代表了造山期后的解体过程。二叠纪期间持续的古特提斯向北俯冲，加上板片拉力，进一步放大了盘古大陆的构造重组，最终促成了晚二叠世-早三叠世新特提斯洋（Neotethys Ocean）的打开。

结论

对西欧洲华力西带各主要地块的结构、岩浆和变质数据的综述，结合最新的古地理和古地磁重建，揭示了石炭纪和二叠纪期间盘古超大陆板块发生了一次重大的地球动力学重组。这种大规模构造重构与周围俯冲大洋域的逐步关闭密切相关，首先是西北部的瑞克洋，最终是东南部的古特提斯洋。晚石炭世期间，劳俄大陆和冈瓦纳大陆两个巨型克拉通之间的斜向汇聚导致了一个过渡阶段，其特点是西部正在碰撞的软弱大陆岩石圈域与东部作为自由边界的古特提斯俯冲带之间的相互作用。这种构造配置促进了整个造山带域的显著应变分配，其驱动力包括远场作用力、地幔动力学（包括岩石圈折沉）、先前增厚内带的引力垮塌以及下地壳流向自由边界的韧性流动。在此背景下，华力西带的解体被解释为主要由弧后伸展过程导致，这些过程是由晚石炭世至二叠纪期间与古特提斯俯冲带向南后撤相关的板片后撤触发的。